(57)【要約】  複合構造物を付加製造する際に用いるためのシステムが開示される。システムは、マトリクスリザーバと、マトリクスリザーバから複数のマトリクス接液強化材を個別に受け入れるように構成された繊維ガイドを含んでよい。システムはまた、繊維ガイドから複数のマトリクス接液強化材を受け入れ、複数のマトリクス接液強化材をリボンへ集束させるように構成されたダイを含んでよい。システムは、ダイからのリボンの吐出中に複合材料の中のマトリクスを硬化させるように構成された硬化エンハンサーと、リボンの吐出中にダイを多次元に移動するように構成された支持体をさらに含んでよい。【選択図】図１
2019531922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
付加製造システムのヘッド用のノズルであって、
ハウジングと、
前記ハウジングの内部に位置し、複数の連続強化材を個別に受け入れるように構成された繊維ガイドと、
前記ハウジングの内部に位置し、前記繊維ガイドから前記複数の連続強化材を受け入れ、前記複数の連続強化材を集束させるように構成されたダイと、
を備える、ノズル。
【請求項２】
前記繊維ガイドが、複数の軸配向チャネルを含む、請求項１に記載のノズル。
【請求項３】
前記繊維ガイドが、前記複数の軸配向チャネルを分離する複数の突出部を含み、
前記ハウジングが、
前記複数の突出部と一体となっているベースと、
前記複数の軸配向チャネルへのアクセスを提供するように前記ベースから取り外し可能なカバーと、
を含む、請求項２に記載のノズル。
【請求項４】
前記カバーが、前記複数の突出部に向かって横方向に延びる一体型くさび状の突出部を含む、請求項３に記載のノズル。
【請求項５】
前記ダイが、前記繊維ガイドに比べて減少した数のチャネル及び減少した断面積のうちの少なくとも１つを含む、請求項２に記載のノズル。
【請求項６】
前記ダイが、丸みのある後縁を有する、請求項１に記載のノズル。
【請求項７】
前記繊維ガイド及び前記ダイのうちの少なくとも１つが、摩擦低減材の内部コーティングを含む、請求項１に記載のノズル。
【請求項８】
付加製造システム用のヘッドであって、
マトリクスリザーバと、
前記マトリクスリザーバから複数のマトリクス接液強化材を個別に受け入れるように構成された繊維ガイドと、
前記繊維ガイドから前記複数のマトリクス接液強化材を受け入れ、前記複数のマトリクス接液強化材を集束させるように構成されたダイと、
を備える、ヘッド。
【請求項９】
前記ダイから吐出される前記複数のマトリクス接液強化材を硬化させるように構成された硬化エンハンサーをさらに含む、請求項８に記載のヘッド。
【請求項１０】
前記繊維ガイドが、複数の軸配向チャネルを含む、請求項８に記載のヘッド。
【請求項１１】
前記繊維ガイドが、前記複数の軸配向チャネルを分離する複数の突出部を含み、
前記ヘッドが、
前記複数の突出部と一体となっているベースと、
前記複数の軸配向チャネルへのアクセスを提供するように前記ベースから取り外し可能なカバーと、
を有するノズルハウジングを含む、請求項１０に記載のヘッド。
【請求項１２】
前記カバーが、前記複数の突出部に向かって横方向に延びる一体型くさび状の突出部を含む、請求項１１に記載のヘッド。
【請求項１３】
前記ダイが、前記繊維ガイドに比べて減少した数のチャネル及び減少した断面積のうちの少なくとも１つを含む、請求項１０に記載のヘッド。
【請求項１４】
前記ダイが、丸みのある後縁を有する、請求項１０に記載のヘッド。
【請求項１５】
前記繊維ガイド及び前記ダイのうちの少なくとも１つが、摩擦低減材の内部コーティングを含む、請求項１０に記載のヘッド。
【請求項１６】
付加製造システムであって、
マトリクスリザーバと、
前記マトリクスリザーバから複数のマトリクス接液強化材を個別に受け入れるように構成された繊維ガイドと、
前記繊維ガイドから前記複数のマトリクス接液強化材を受け入れ、前記複数のマトリクス接液強化材をリボンへ集束させるように構成されたダイと、
前記ダイからのリボンの吐出中に前記リボンにおけるマトリクスを硬化させるように構成された硬化エンハンサーと、
前記リボンの吐出中に前記ダイを多次元に移動するように構成された支持体と、
を備える、付加製造システム。
【請求項１７】
前記繊維ガイドが、複数の突出部によって分離される複数の軸配向チャネルを含む、請求項１６に記載の付加製造システム。
【請求項１８】
少なくとも前記繊維ガイドを収容するように構成されたハウジングをさらに含み、前記ハウジングが、
前記複数の突出部と一体となっているベースと、
前記複数の軸配向チャネルへのアクセスを提供するように前記ベースから取り外し可能なカバーと、
を有する、請求項１７に記載の付加製造システム。
【請求項１９】
前記カバーが、前記複数の突出部に向かって横方向に延びる一体型くさび状の突出部を含む、請求項１８に記載の付加製造システム。
【請求項２０】
前記ダイが、
前記繊維ガイドに比べて減少した数のチャネル及び減少した断面積のうちの少なくとも１つと、
丸みのある後縁と、
を含む、請求項１６に記載の付加製造システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
［0001］  本出願は、そのすべての内容が参照により本明細書に明確に組み込まれる２０１６年９月６日に出願された米国仮特許出願第６２／３８３，８０１号に基づき優先権の利益を主張するものである。
【０００２】
［0002］  本開示は、一般に製造システムに関し、より詳細には多チャネルノズルを有する付加製造システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
［0003］  押出製造は、連続構造物を生産するための既知のプロセスである。押出製造中、液体マトリクス（例えば、熱硬化性樹脂又は加熱された熱可塑性樹脂）が、所望の断面形状及び寸法を有する金型に押し込まれる。材料は、ダイを出るときに、最終形態に硬化及び固化する（cures and hardens）。一部の用途では、ダイを出る際の液体マトリクスの硬化を加速させるためにＵＶ光及び／又は超音波振動が用いられる。押出製造プロセスにより生産される構造物は、直線形の又は湾曲した外形、一定の断面形状、及び優れた表面仕上げを有すると共に、任意の連続的な長さを有することができる。押出製造は、構造物を連続的に製造するための効率的な方法であり得るものの、結果としての構造物は、一部の用途に必要とされる強度を欠如している場合がある。
【０００４】
［0004］  引抜製造は、高強度の構造物を生産するための既知のプロセスである。引抜製造中、個々の繊維ストランド、ストランドの編組物、及び／又は織物が、液体マトリクス（例えば、熱硬化性樹脂又は加熱された熱可塑性樹脂）で被覆或いは含浸され、固定金型に引き抜かれ、そこで液体マトリクスが最終形態へ硬化及び固化する。押出製造と同様に、一部の引抜用途では、ダイから出る際の液体マトリクスの硬化を加速させるためにＵＶ光及び／又は超音波振動が用いられる。引抜製造プロセスにより生産される構造物は、押出構造物と同じ特性を多く有するとともに、組み込まれた繊維によって増加した強度を有する。引抜製造は、高強度の構造物を連続的に製造するのに効率的な方法であり得るものの、結果としての構造物は、一部の用途に必要とされる形態（形状、サイズ、及び／又は精度）を欠如している場合がある。加えて、従来のマルチファイバ引抜中に、隣接する繊維間の適切な接液（wetting）及び結合(bonding)が確実になされているかが疑わしいことがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
［0005］  開示されるシステムは、従来技術の上記の課題の１つ以上及び／又は他の課題に対処することに向けられる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
［0006］  一態様では、本開示は、付加製造システムのヘッド用のノズルに向けられる。ノズルは、ハウジングと、ハウジングの内部に位置し、複数の連続強化材を個別に受け入れるように構成された繊維ガイドを含んでよい。ヘッドはまた、同じくハウジングの内部に位置し、繊維ガイドから複数の連続強化材を受け入れ、複数の連続強化材を集束させるように構成されたダイを含んでよい。
【０００７】
［0007］  別の態様では、本開示は、付加製造システム用のヘッドに向けられる。ヘッドは、マトリクスリザーバと、マトリクスリザーバから複数のマトリクス接液強化材を個別に受け入れるように構成された繊維ガイドを含んでよい。ヘッドはまた、繊維ガイドから複数のマトリクス接液強化材を受け入れ、複数のマトリクス接液強化材を集束させるように構成されたダイを含んでよい。
【０００８】
［0008］  また別の態様では、本開示は、付加製造システムに向けられる。付加製造システムは、マトリクスリザーバと、マトリクスリザーバから複数のマトリクス接液強化材を個別に受け入れるように構成された繊維ガイドを含んでよい。付加製造システムはまた、繊維ガイドから複数のマトリクス接液強化材を受け入れ、複数のマトリクス接液強化材をリボンへ集束させるように構成されたダイを含んでよい。付加製造システムは、ダイからのリボンの吐出中に複合材料の中のマトリクスを硬化させるように構成された硬化エンハンサーと、リボンの吐出中にダイを多次元に移動するように構成された支持体をさらに含んでよい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】［0009］例示的な開示される製造システムの概略図である。
【図２】例示的な開示される製造システムの概略図である。
【図３】［0010］図１及び図３の製造システムと共に用いられ得る、例示的な開示される制御構成の概略図である。
【図４】［0011］図１及び図２の製造システムと併せて用いられ得る、例示的な開示されるノズルの斜視図である。
【図５】図１及び図２の製造システムと併せて用いられ得る、例示的な開示されるノズルの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［0012］  図１及び図２は、任意の所望の断面形状（例えば、円形、多角形など）を有する複合構造物１４を連続的に製造するのに用いられ得る、異なる例示的なシステム１０及び１２を例示する。システム１０、１２のそれぞれは、少なくとも支持体１６及びヘッド１８を含んでよい。ヘッド１８は、支持体１６に結合され、支持体１６により移動されてよい。図１の開示される実施形態では、支持体１６は、結果的に得られる構造物１４の縦軸が三次元であるように、構造物１４の製作中にヘッド１８を複数の方向に移動させることができるロボットアームである。図２の実施形態では、支持体１６は、同じく構造物１４の製作中にヘッド１８を複数の方向に移動させることができるオーバーヘッドガントリである。両方の実施形態の支持体１６は、６軸運動が可能なものとして示されるが、必要に応じて、ヘッド１８を同じ又は異なる様態で動かすことができる任意の他のタイプの支持体１６も用いられ得ることが想定される。一部の実施形態では、駆動部が、ヘッド１８を支持体１６に機械的に結合してよく、協働して、ヘッド１８を動かす及び／又はヘッド１８に動力又は材料を供給するコンポーネントを含んでよい。
【００１１】
［0013］  ヘッド１８は、マトリクス材料を受け入れる或いは収容するように構成されてよい。マトリクス材料は、硬化可能な任意のタイプのマトリクス材料（例えば、無揮発性の有機化合物樹脂などの液体樹脂、粉末金属など）を含んでよい。例示的な樹脂は、熱硬化性樹脂、シングルパート又はマルチパートのエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、カチオン型エポキシ、アクリル化エポキシ、ウレタン、エステル、熱可塑性樹脂、フォトポリマー、ポリエポキシド、チオール、アルケン、チオール−エンなどを含む。一実施形態では、ヘッド１８の内部のマトリクス材料は、例えば、対応する導管（図示せず）を介してヘッド１８に流体接続される外部装置（例えば、図示していない押出機又は別のタイプのポンプ）により加圧されてよい。しかしながら、別の実施形態では、圧力は、同様のタイプの装置によりヘッド１８の完全に内部に生じさせてよい。さらに他の実施形態では、マトリクス材料は、ヘッド１８を通して重力送りされてよく、及び／又はヘッド１８内で混合されてよい。或る場合には、ヘッド１８の内部のマトリクス材料は、早すぎる硬化を抑制するべく低温に及び／又は暗所に保たれる必要があり、一方、他の場合には、マトリクス材料は、同じ理由で温かく保たれる必要があり得る。いずれの状況においても、ヘッド１８は、これらのニーズに応えるために特別に構成（例えば、断熱、冷却、及び／又は加温）されてよい。
【００１２】
［0014］  マトリクス材料は、任意の数の連続強化材（例えば、材料の別個の繊維、トウ、ロービング及び／又はシート）をコーティングする、包む、或いは取り囲むために用いられてよく、強化材と一緒に、複合構造物１４の少なくとも一部（例えば、壁）を構成する。強化材は、ヘッド１８内に（例えば、図示していない別個の内部スプールに）格納されてよく、或いは（例えば、外部スプールから送られて）ヘッド１８を通過してよい。複数の強化材が同時に用いられるとき、強化材は、同じタイプのもので、同じ直径及び断面形状（例えば、円形、四角形、平坦など）を有してよく、又は異なるタイプのもので、異なる直径及び／又は断面形状を有してよい。強化材は、例えば、炭素繊維、植物繊維、木質繊維、鉱物繊維、ガラス繊維、金属ワイヤ、オプティカルチューブなどを含んでよい。「強化材」という用語は、ヘッド１８から吐出されるマトリクス材料に少なくとも部分的に包まれる、構造型と非構造型との両方の連続材料を包含するように意図されていることに留意されたい。
【００１３】
［0015］  強化材は、要望に応じて、強化材がヘッド１８の内部にある間、強化材がヘッド１８に送られている間、及び／又は強化材がヘッド１８から吐出されている間に、マトリクス材料に曝され（例えば、被覆され）てよい。マトリクス材料、乾燥強化材、及び／又はマトリクス材料に既に曝された強化材（例えば、接液強化材）が、当業者には明らかな任意の様態でヘッド１８へ輸送されてよい。
【００１４】
［0016］  １つ以上の硬化エンハンサー（例えば、ＵＶライト、超音波エミッタ、レーザ、ヒータ、触媒ディスペンサなど）２０が、ヘッド１８の近傍に（例えば、その中又は上に）マウントされてよく、ヘッド１８から吐出される際のマトリクス材料の硬化速度及び／又は品質を高めるように構成されてよい。硬化エンハンサー２０は、構造物１４の形成中に構造物１４の表面をエネルギー（例えば、ＵＶ光、電磁放射線、振動、熱、化学触媒など）に選択的に曝すように制御されてよい。エネルギーは、ヘッド１８から吐出される際のマトリクス材料内で起こる化学反応の速度を増加させ、材料を焼結し、材料を固化し、或いは材料を硬化させ得る。図示した実施形態では、硬化エンハンサー２０は、ヘッド１８の中心軸を中心として均等に分布した複数のＬＥＤ（例えば、６つの異なるＬＥＤ）を含む。しかしながら、開示される目的のための及び／又は別の様態で配列された（例えば、不均等に分布した、一列に配列されたなど）任意の数のＬＥＤ又は他のエネルギー源を代替的に用いることもできる。例えば、一次及び／又は補助硬化エンハンサー２０は、要望に応じて、ヘッド１８の後ろについてくるアーム（図示せず）上に位置することもできる。硬化エンハンサー２０により生じるエネルギーの量は、構造物１４がヘッド１８から離れて所定の長さを超えて軸方向に成長する前にマトリクス材料を硬化させるのに十分であり得る。一実施形態では、構造物１４は、軸方向の成長の長さがマトリクスで被覆された強化材の外径に等しくなる前に完全に硬化される。
【００１５】
［0017］  マトリクス材料及び強化材は、ヘッド１８から少なくとも２つの異なる動作モードで吐出されてよい。第１の動作モードにおいて、マトリクス材料及び強化材は、三次元形状の構造物１４を生み出すようにヘッド１８が支持体１６により移動される際に、ヘッド１８から押し出しされる（例えば、圧力及び／又は機械的な力の下で押し出される）。第２の動作モードにおいて、少なくとも強化材が、吐出中に強化材に引張応力が生じるように、ヘッド１８から引き抜かれる。この動作モードでは、マトリクス材料は、強化材に付着しており、これにより、同じく強化材と一緒にヘッド１８から引き抜かれ得る、及び／又は、マトリクス材料は、引き抜かれる強化材と一緒に圧力の下でヘッド１８から吐出され得る。マトリクス材料がヘッド１８から引き抜かれる第２の動作モードにおいて、結果的に強化材に生じる張力が、より大きい長さの支持されていない材料がより直線形の軌道を有することも可能にしながら、構造物１４の強度を増加し得る（すなわち、張力は、構造物１４の自立の支持をもたらすべく重力の力に対抗して作用し得る）。
【００１６】
［0018］  強化材は、ヘッド１８がアンカーポイント２２から離れる方へ動く結果としてヘッド１８から引き抜かれてよい。特に、構造物の形成の開始時に、或る長さのマトリクスを含浸した強化材が、ヘッド１８から引き抜かれ及び／又は押し出され、アンカーポイント２２上に堆積され、吐出された材料がアンカーポイント２２に付着するように硬化されてよい。その後、ヘッド１８がアンカーポイント２２から離れる方へ移動され、相対運動により強化材がヘッド１８から引き抜かれてよい。ヘッド１８を通る強化材の移動は、要望に応じて（例えば、内部送り機構により）支援することもできることに留意されたい。しかしながら、ヘッド１８からの強化材の吐出速度は、主として、強化材内に張力が生じるようなヘッド１８とアンカーポイント２２との相対運動の結果であり得る。ヘッド１８がアンカーポイント２２から離れる方へ移動されることの代わりに又は加えて、アンカーポイント２２をヘッド１８から離れる方へ移動することもできる。
【００１７】
［0019］  システム１０及び／又は１２（図１参照）の動作を調整するのに用いられ得る例示的な制御構成が図３に示される。この図で分かるように、コントローラ２４が設けられ、支持体１６、ヘッド１８、及び任意の数及びタイプの硬化エンハンサー２０と通信可能に結合されるものとして示される。コントローラ２４は、システム１０及び／又は１２の動作を制御するための手段を含む単一のプロセッサ又は複数のプロセッサを具体化し得る。コントローラ２４は、１つ以上の汎用又は特殊用途プロセッサ又はマイクロプロセッサを含んでよい。コントローラ２４は、例えば、設計限界、性能特徴、操作命令、マトリクス特徴、強化材特徴、構造物１４の特徴、及びシステム１０及び／又は１２の各コンポーネントの対応するパラメータなどのデータを記憶するためのメモリをさらに含んでよく又は関連づけられてよい。電源回路、信号処理回路、ソレノイド／モータドライバ回路、通信回路、及び他の適切な回路を含む、種々の他の公知の回路が、コントローラ２４と関連づけられてよい。さらに、コントローラ２４は、有線伝送及び／又は無線伝送を介してシステム１０及び／又は１２の他のコンポーネントと通信することが可能であり得る。
【００１８】
［0020］  １つ以上のマップが、コントローラ２４のメモリに記憶され、構造物１４の製作中に用いられてよい。これらのマップのそれぞれは、ルックアップテーブル、グラフ、及び／又は式の形態のデータのコレクションを含んでよい。開示される実施形態では、マップは、硬化エンハンサー２０、構造物１４内の異なる位置での関連するマトリクス（図３にＭで表される）及び／又は関連する強化材（図３にＲで表される）の所望の特徴を判定するためにコントローラ２４により用いられる。特徴は、特に、構造物１４内の特定の位置での吐出される強化材のタイプ、量、及び／又は構成を含んでよい。次いで、コントローラ２４は、構造物１４が所望の様態で生産されるように、支持体１６の動作（例えば、ヘッド１８の位置及び／又は配向）及び／又はヘッド１８からの材料の吐出（材料のタイプ、材料の所望の性能、材料の架橋要件、吐出速度など）を硬化エンハンサー２０の動作と相互に関係づけてよい。
【００１９】
［0021］  ヘッド１８は、マトリクス接液強化材（matrix-wetted reinforcements）が吐出されるノズル２６を有するものとして図３に示される。一例では、ノズル２６は、マトリクスリザーバ２８の下端に位置し、硬化エンハンサー２０により少なくとも部分的に取り囲まれる。強化材は、リザーバ２８の反対側の上端で受け入れられ、リザーバ２８を軸方向に通過し、そこで少なくとも一部のマトリクスの含浸が起こり、ノズル２６を介してヘッド１８から吐出されてよい。
【００２０】
［0022］  図４及び図５に示すように、ノズル２６は、複数のコンポーネントの組立体であってよい。これらのコンポーネントは、特に、ハウジング３０、ハウジング３０の内部に位置する繊維ガイド３２、及び繊維ガイド３２の下流（例えば、ヘッド１８を通る強化材の移動方向に対して下流）に位置するダイ３４を含んでよい。繊維ガイド３２とダイ３４は、共通のコンポーネントの別個の特徴であってよく、又は互いに作動的に接続される別個のコンポーネントであってよい。
【００２１】
［0023］  ハウジング３０は、管状、球状、又は立方体様であってよく、吐出端３６と、反対の供給端３８を有する。開示される実施形態では、ハウジング３０は、ベース３０ａと、ベース３０ａに取り外し可能に取り付けられるカバー３０ｂとを含む、二部品のコンポーネントである。この構成は、例えば繊維ガイド３８への内部アクセスを提供することにより、製造イベントの開始時にノズル２６に強化材Ｒを通すことを簡単にし得る。ベース３０ａ及び／又はカバー３０ｂは、任意の所望の形状及びサイズを有することもできることと、カバー３０ｂは、ベース３０ａよりも大きくする又は小さくすることもできることに留意されたい。例えば、一部の実施形態では、カバー３０ｂは、ベース３０ａを取り巻く、或いは少なくとも部分的に囲むこともできる。ベース３０ａ及びカバー３０ｂの一方又は両方は、要望に応じて、摩擦低減材（例えば、Ｔｅｆｌｏｎ（商標）、ナイロンなど）でコーティングされてよい。マトリクス材料Ｍと強化材Ｒは、供給端３８で一緒にハウジング３０に入り、繊維ガイド３２を通り、次いで、吐出端３６でダイ３４を介してハウジング３０を出てよい。
【００２２】
［0024］  繊維ガイド３２は、繊維ガイド３２を複数の隣接するチャネル４２へ分離するように構成される複数のディバイダ４０を含んでよい。各チャネル４２は、１つ以上の強化材Ｒを個別に受け入れるように構成されてよい。一実施形態では、ディバイダ４０は、ヘッド１８を通る強化材Ｒの流れ方向と概して位置合わせされる長さを有する細長い突出部又は壁である。別の実施形態では、ディバイダ４０は、単純に、繊維ガイド３２内に形成された隣接する軸方向の穴間のスペースである。いずれの実施形態においても、ディバイダ４０は、ハウジング３０と一体であってよく、或いは、ハウジング３０に接続されてよい（例えば、ベース３０ａと一体）。他のディバイダ構成（例えば、独立型のディバイダインサート）も可能であり得る。ディバイダ４０は、図４に概して一列に配列されるものとして示されるが、ディバイダ４０は、代替的に、円弧、円、ボックス、又は別の形状に配列することもできることに留意されたい。強化材Ｒは、マトリクスリザーバ２８を通過中に、又は繊維ガイド３２に入る前に別の機構を介して（例えば、噴射又は予備含浸を介して）マトリクス材料Ｍで被覆されてよい。
【００２３】
［0025］  ダイ３４は、繊維ガイド３２の下流のノズル２６の吐出端３６に位置してよい。ダイ３４は、繊維ガイド３２から接液強化材を受け入れるように構成される１つ以上の軸方向の通路４４（図４及び図５には１つだけ示される）を備える、任意の所望の断面形状（例えば、長方形の形状、円形の形状、楕円形の形状、又は別の適切な形状）を有してよい。ダイ３４内の軸方向の通路４４の数（及び／又は通路４４の組み合わされた断面積）は、通路４４から受け入れた接液強化材が集束されるように、繊維ガイド３２の内部のチャネル４２の数（及び／又は組み合わされた断面積）よりも小さくてよい。一実施形態では、くさび状の突出部４６は、ノズル２６の断面がダイ３４で集束するように、ダイ３４においてカバー３０ｂから横断方向にベース３０ｂに向かって延在してよい。この構成により、ダイ３４内の減少した数の通路４４及び／又は集束する断面積は、繊維ガイド３２から受け入れた接液強化材Ｒが吐出及び硬化の前に一緒に（例えば、リボンへ）プレスされることを可能にするファネル及び／又はアグリゲータとして機能し得る。ダイ３４の垂直（すなわち、図３の斜視図に対して垂直）寸法は、ヘッド１８を通る強化材Ｒの移動に顕著な摩擦を付加せずに強化材Ｒが硬化の前にいくらか結合することを可能にするのに十分であり得る。通路４４は、要望に応じて、単一の寸法において（例えば、図５に示された左右の寸法において）又は複数の寸法において（例えば、図５に示された左右の寸法及び前後の寸法において）それらの長さに沿って収束してよい。
【００２４】
［0026］  ダイ３４の出口は、丸みのある後縁４８を有してよい。縁４８の湾曲は、急過ぎる角度を通じて強化材Ｒが吐出中に屈曲して破断を起こす恐れを低減し得る。一部の実施形態では、ヘッド１８は、丸みのある縁４８を吐出材料上で下方へプレスする量だけプリントベッド（図示せず）、アンカーポイント２２、及び／又は前に製作された構造物１４の層から離間されてよく、これにより、重なる層を圧縮する及び／又は材料の隣接するトラックを互いに押し付ける。
【００２５】
産業上の利用可能性
［0027］  開示されるシステムは、任意の所望の断面形状、長さ、密度、及び／又は強度を有する複合構造物を連続的に製造するのに用いられてよい。複合構造物は、それぞれ共通のマトリクス材料で被覆された、同じ又は異なるタイプ、直径、形状、構成、及び成分の任意の数の異なる強化材を含んでよい。加えて、開示されるヘッドは、吐出される前に少なくとも部分的に一緒に結合される、別個の強化材の同時使用を可能にし得る。別個の強化材の使用は、ヘッドの内部でより十分に接液すること及び／又は多機能用途を可能にし、一方、ヘッドの内部で促進される結合は、強化材間のより高い圧密及び強度を可能にし得る。システム１０及び１２の動作をここで詳細に説明する。
【００２６】
［0028］  製造イベントの開始時に、所望の構造物１４に関する情報が、システム１０及び１２に（例えば、支持体１６及び／又はヘッド１８の動作の調整を担当するコントローラ２４に）ロードされてよい。この情報は、特に、サイズ（例えば、直径、壁厚、長さなど）、輪郭（例えば、軌道）、表面特徴（例えば、リッジのサイズ、位置、厚さ、長さ；フランジのサイズ、位置、厚さ、長さ；など）、接続部の幾何学的形状（例えば、継手、ティー、スプライスなどの位置及びサイズ）、所望のウィーブパターン、ウィーブ遷移位置、位置固有のマトリクス条件、位置固有の強化材条件などを含んでよい。この情報は、要望に応じて、代替的に又は加えて、製造イベント中に異なる時点で及び／又は継続的にシステム１０及び１２にロードされてよいことに留意されたい。コンポーネント情報に基づいて、１つ以上の異なる強化材及び／又はマトリクス材料が、システム１０及び１２へ選択的に導入及び／又は継続的に供給されてよい。
【００２７】
［0029］  強化材の導入は、最初にハウジング３０のベース３０ｂからカバー３０ａ（図４及び図５参照）を除去し、これにより、繊維ガイド３８のチャネル４２を露出することにより行われてよい。次いで、強化材が、マトリクスリザーバ２８を下方へ通過し、次いで、隣接するディバイダ４０により形成された特定のチャネル４２に個別に通されてよい。その後、カバー３０ａがベース３０ｂと再係合されてよい。マトリクス材料の導入は、ヘッド１８に充填すること及び／又は押出機（図示せず）をヘッド１８に結合することを含んでよい。
【００２８】
［0030］  ヘッド１８は、次いで、マトリクスで被覆された強化材が対応するアンカーポイント２２に接して又は対応するアンカーポイント２２上に配置されるように、コントローラ２４の制御の下で支持体１６により動かされてよい。次いで、硬化エンハンサー２０が、強化材を取り囲むマトリクス材料の固化を引き起こすことにより強化材をアンカーポイント２２に結合するべく、選択的にアクティブ化されてよい。
【００２９】
［0031］  次いで、コンポーネント情報が、システム１０及び１２の動作を制御するのに用いられてよい。例えば、強化材は、結果的に得られる構造物１４の軸線が所望の軌道（例えば、自由空間、支持されていない、３Ｄ軌道）に従うように、硬化中に支持体１６がヘッド１８を所望の様態で選択的に動かす間に、ヘッド１８から（マトリクス材料と共に）引き抜かれ及び／又は押し出されてよい。別個の強化材がヘッド１８を通って引き抜かれる際に、強化材は、チャネル４２を経由してダイ３４へ誘導されてよく、ダイ３４が強化材を圧縮された形状（例えば、互いに隣接して一列に配列される軸方向に位置合わせされた強化材のリボン）にすることが可能となる。チャネル４２の使用は、方向転換によって引き起こされるヘッド１８の内部の強化材のバンチングが低減した状態で、ヘッド１８の方向転換と結果的に得られる複雑な軌道を容易にし得ることに留意されたい。構造物１４が所望の長さに成長すると、構造物１４は、ヘッド１８から任意の所望の様態で接続解除（例えば、切断）されてよい。
【００３０】
［0032］  開示されるシステム及びヘッドに種々の修正及び変形をなすことができることが当業者には明らかであろう。他の実施形態は、本明細書の考察と開示されるシステム及びヘッドの実施から当業者には明白であろう。本明細書及び例は、単なる例示と考えられることが意図され、その真の範囲は、以下の請求項及びそれらの均等物により示される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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